JPS641802B2 - - Google Patents
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- JPS641802B2 JPS641802B2 JP55086336A JP8633680A JPS641802B2 JP S641802 B2 JPS641802 B2 JP S641802B2 JP 55086336 A JP55086336 A JP 55086336A JP 8633680 A JP8633680 A JP 8633680A JP S641802 B2 JPS641802 B2 JP S641802B2
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- Selective Calling Equipment (AREA)
- Programmable Controllers (AREA)
Description
本発明は、マイクロプロセツサ応用のコントロ
ーラに関する。 最近のプロセスは省エネルギ、省資源および公
害防止などの点で従来にまして高い精度の制御が
要求されている。このためプロセス制御の分野に
おいてもコントローラとして、アナログの制御演
算方式にかわつてマイクロプロセツサ応用のデイ
ジタル制御演算方式のものが実用化されている。
しかもマイクロプロセツサ応用のコントローラ
は、１つのハードウエアでシングルループ制御、
カスケード制御等の種々の制御演算をユーザプロ
グラムにより実行でき、さらに制御演算の他に
種々の補助演算もユーザプログラムにより実行で
きる利点がある。 従来のマイクロプロセツサ応用のコントローラ
を機能的に示したのが第１図である。図におい
て、プロセス量の検出器（図示せず）からの測定
値や温度圧力補正のための温度、圧力等のアナロ
グ入力Eiは入力処理部１でＡ／Ｄ変換されてデイ
ジタル信号として入力レジスタＸに格納される。
入力レジスタＸに格納されたデータは補助演算部
２で線形化、温圧補正およびフイルタリング等の
各種の演算が施されて測定値PVとなつて制御演
算部３に与えられる。制御演算部３は測定値PV
と設定値SVとの偏差にPID演算を施すPID演算
ブロツク３１と、PID演算ブロツク３１の出力の
上下限値を制限するリミツタ３２と、手動操作出
力MVMと自動操作出力MVAとを切換えて操作
量MVを出力するＡ／Ｍ切換器３３とで構成さ
れ、測定値PVを入力とし、操作量MVを出力す
る。補助演算部２および制御演算部３はユーザプ
ログラムによつて各種の演算を実行する。制御演
算部３からの操作量MVは出力レジスタＹに格納
される。出力レジスタＹは格納されたデータが出
力処理部４でＤ／Ａ変換されてアナログ信号E0
として出力される。 このように従来は制御演算に必要なPID演算ブ
ロツク、リミツタ、手動・自動切換器等の機能ブ
ロツクを要素化し、それぞれに機能番号をつけて
プログラムの１命令として使用することによつ
て、所定の制御演算を実行する制御演算部３を組
立てている。この方式は制御演算部としていろい
ろな変形応用ができる反面、制御に関する詳しい
知識がないと、すなわちコントローラの内部構造
に立入らなければプログラムが組立てられない難
点がある。例えば基本的なPID動作のコントロー
ラを構成する場合でも、設定値に関する動作モー
ド（コンピユータ設定、カスケード設定、ローカ
ル設定等）の変更および操作出力に関する動作モ
ード（自動、手動、DDC等）の変更をできるよ
うにしなければならず、またこれらの動作モード
の変更をバランスレス・バンプレスに行なうこと
が要求される。このため第２図に示すようなカス
ケード制御等のプログラムはかなり複雑なものに
なる欠点がある。 本発明は、測定値PVを入力し操作量MVを出
力する制御演算部の機能全体を１つのブロツクと
しフアンクシヨン化することによつて上述の如き
欠点のないマイクロプロセツサ応用のコントロー
ラを実現したものである。 第３図は本発明コントローラの機能的な構成の
一実施例を示すブロツク線図で、従来例と異ると
ころは、制御演算部３に標準化された３つの制御
フアンクシヨンBSC，CSC，SSCを用意し、各制
御フアンクシヨンをプログラムの１命令で選択使
用できるようにした点である。 BSCはシングルループ制御フアンクシヨンで、
第４図に示すようにシングルループ制御に必要な
機能が標準化されている。すなわち制御エレメン
トCEは測定値PVと設定値SVの偏差に所定の制
御演算を施し、かつ上下限値を制御して出力す
る。手動・自動切換スイツチSW1はCEの出力と
手動操作器MRの出力とを切換えて操作出力MV
とする。自動運転モードと手動運転モードは運転
モード切換ボタンSMの押ボタンＡまたはＭを押
すことによつて切換わる。この切換えをバランス
レス・バンプレスに行うため、操作出力MVが制
御エレメントCEにトラツキング信号として与え
られる。また測定値PV、設定値SVおよび操作出
力MVは表示器IM，OMでそれぞれ表示される。
さらに設定値SVは外部からでも設定できるよう
に内部設定と外部設定とを切換えるスイツチSW2
が設けられており、SW2は運転モード切換ボタン
SMの押ボタンＣを押すことによつて外部設定側
に切換わる。この設定値の切換もバンプレスに行
われる。内部設定時には設定値変更ボタンSPに
よつてSVを変更できる。またBSCの制御エレメ
ントCEにはPID演算、バツチ付PID演算、サンプ
ル値PI演算等の種々の制御演算を割り当てるこ
とができる。さらにCEには外部から入力補償信
号、出力補償信号、トラツキング信号およびトラ
ツキング接点信号を与えることができ、入力補償
信号によりむだ時間制御等のプログラムが、出力
補償信号によりフイードフオワード制御等のプロ
グラムができる。 CSCはカスケード制御フアンクシヨンで第５図
に示すようなカスケード制御に必要な機能が標準
化されている。すなわち１次側の制御エレメント
CE1で測定値PV1と設定値SV1の偏差に所定の制
御演算を施し、かつ上下限値を制限した出力
MV1が２次値の制御エレメントCE2に設定値SV2
として与えられる。CE2は測定値PV2とSV2の偏
差に所定の制御演算を施し、かつ上下限値を制限
した出力を生ずる。この出力が自動運転モードの
とき操作出力MVとなる。そして手動自動のバラ
ンスレス・バンプレス切換え、測定値PV1、設定
値SV1および操作出力MVの表示および設定値
SV1の内部・外部の切換え等の処理はシングルル
ープ制御フアンクシヨンBSCと同じである。ま
たCSCでは、操作出力MVが手動状態のときスイ
ツチSW3によりCE1が２次側の測定値PV2をトラ
ツキングするように構成されており、さらに２次
側のCE2の制御パラメータ等をキーボードを使つ
てチユーニングするとき、CE1とCE2をスイツチ
SW4で切離し、かつCE1の出力が飽和しないよう
にスイツチSW5でCE2の設定値SV2にトラツキン
グさせるとともに、PV2とSV2を表示器IMに表
示させる。なおCE1とCE2の切離しはカスケード
オープン・クロース切換スイツチCSで行われる。
CSをオープン側にすると、上述のCE1とCE2との
切離しに関連する一連の動作が自動的に行われ
る。さらにCE1，CE2が実行する制御演算はBSC
の場合と同様にPID演算、バツチ付PID演算、サ
ンプル値PI演算等の種々の制御演算の中からそ
れぞれ指定できる。CE1，CE2にはそれぞれ外部
より入力補償信号および出力補償信号を与えるこ
とができ、かつCE2には外部よりトラツキング入
力およびトラツキング接点入力を与えることがで
きる。 SSCは選択制御フアンクシヨンで、第６図に示
すように選択制御に必要な機能が標準化されてい
る。すなわち２個の制御エレメントCE1，CE2の
出力MV1，MV2および外部からの入力SL1，SL2
の中のいずれか一つをユーザ指定により選択要素
SEが選択するものである。選択要素SEには最大
値選択モード、最小値選択モード、MV1選択モ
ード、MV2選択モード、SL1選択モード、SL2選
択モードがあり、これらのモードを外部からのモ
ードセレクト信号（ユーザプログラマブル）によ
り選択できる。SL1，SL2はバツフアBF1，BF2を
介して選択要素SEに与えられ、バツフアBF1，
BF2にはバンプレス切換を行うために操作出力
MVをトラツキング信号として与えることができ
る。CE1，CE2にはMVがトラツキング信号とし
て与えられている。表示器IMにはCE1の測定値
PV1と設定値SV1が表示され、表示器OMには操
作出力MVが表示される。CE1の設定値SV1はス
イツチSW2によつて内部と外部の切換えができ
る。さらにCE1，CE2には外部から入力補償信号
と出力補償信号を与えることができるようになつ
ている。CE1，CE2の制御演算はBSC，CSCの場
合と同様に種々の制御演算を指定できる。 このように本発明においては、制御演算部とし
て標準化されたシングルループ制御フアンクシヨ
ン、カスケード制御フアンクシヨン、選択制御フ
アンクシヨンを用意し、各制御フアンクシヨンを
プログラムの１命令としているので、従来のアナ
ログコントローラを選択する感覚でプログラムが
できる。 第７図は本発明コントローラの一実施例を示す
ブロツク線図、第８図はその正面の構成図、第９
図は側面パネルの構成図である。図において、測
定値および温度圧力補正のための温度、圧力等の
アナログ入力Ei1〜Ei5は入力マルチプレクサ１１
によつて順次Ａ／Ｄ変換器１２に入力され、デイ
ジタル量に変換されてマイクロプロセツサ（以下
CPUという）１３に取り込まれる。一方シーケ
ンス処理あるいは種々の動作切換等のために必要
なデイジタル入力Di1〜Di3はデイジタル入力イン
タフエイス１４を介してバス１５経由でCPU１
３に取り込まれる。また上位コンピユータあるい
はオペレータコンソルとの通信は通信インタフエ
イス１６を介して同様に行われる。また正面パネ
ル１７の表示器IM，OM、設定値増減ボタンSP、
操作出力増減レバーMRとのインタフエイス１
８、および各種の制御パラメータ、可変パラメー
タの設定あるいは入出力値の表示などを行なう側
面パネル１９のキーボードKY1デイスプレイDY1
とのインタフエイス２０などもバス１５経由で行
なわれる。メモリ部２１に格納されたプログラム
によつて種々の演算を行なつた結果はＤ／Ａ変換
器２２でアナログ出力に変換された後出力サンプ
ルホールド回路２３に次の更新時間までホールド
される。またコントローラの出力はバルブ操作の
ため通常電流出力であるのでサンプルホールド回
路２３の出力の１つは電圧／電流変換器２４を通
して出力される。各種のステータス出力はデイジ
タル出力インタフエイス２５を介して出力され
る。タイマ２６は、演算のスキヤン周期（0.2秒）
を管理するものであり、基本クロツクとして水晶
振動子によるクロツクが用いられ、0.2秒毎に
CPUに対してタイマ割込み信号を出す。ウオツ
チドグタイマ２７は、CPUの異常やプログラム
の異常によりCPUが正常に動作しないと働き、
異常が検出されたとき外部へフエイル信号Failを
出すとともに、正面パネル１７に設けたLP1によ
り表示を行う。 そしてCPUは入出力マルチプレクサの制御、
Ａ／Ｄ変換およびＤ／Ａ変換等の制御、デイジタ
ル演算、自己診断等を行う。メモリ部２１の
RAM1（ランダムアクセスメモリ）は、データの
一時記憶等に用いるためのメモリであり、入力レ
ジスタ、出力レジスタ、一時記憶レジスタ等のい
くつかの専用レジスタを有している。メモリ部２
１のROM1（リードオンリイメモリ）はシステム
プログラムが格納されているメモリである。シス
テムプログラムは、コントローラ全体の動作を管
理するための管理プログラム、入出力信号処理プ
ログラム、演算処理プログラム、データ表示プロ
グラム、自己診断プログラム、および補助演算、
制御演算のライブラリイにより構成され固定され
たプログラムである。メモリ部２１のROM2はユ
ーザプログラムが格納されているメモリである。
ユーザプログラムは、補助演算や制御演算やそれ
に必要な固定演算定数および表示に関する情報等
がジヨブ毎に作成されるプログラムである。よつ
てROM2は変替可能なようにソケツト等でボード
上に取付けられている。ユーザプログラムはプロ
グラム時にバス１５に接続されるプログラマ２８
によつて作成される。プログラマ２８はプログラ
ミング動作管理するプログラムが格納されている
ROM3と、ユーザプログラムが一時的に格納され
るRAM2と、キーボードKY2とデイスプレイDY2
とのインターフエイスＤ＆Ｋを有している。 このように構成した本発明コントローラにおい
ては、内部動作は全てCPUの制御によつて行わ
れ、その制御内容を規定するシステムプログラム
はROM1の中に入つている。まず電源が投入され
ると一定期間周辺回路の初期化が行われる。次に
アナログ入力Ei1〜Ei5が入力マルチプレクサ１１
によつて順次選択されてＡ／Ｄ変換が実行され
る。Ａ／Ｄ変換された各信号は正規化されて、そ
れぞれ専用の入力レジスタに格納される。一方デ
イジタル入力（接点信号）も読込まれて専用の入
力レジスタに格納される。すべての入力情報が入
力レジスタに格納されたならば、次にユーザプロ
グラムにしたがつて、システムプログラム中の算
術演算、論理演算、ダイナミツク演算等の演算ラ
イブラリを組合せて補助演算および制御演算が実
行される。このとき第１０図に示すようにRAM1
内の入力レジスタ（アナログ入力用X1〜X5可変
定数用P1〜P8、デイジタル入力用Di1〜Di3）と、
ROM2内の固定定数レジスタK1〜K4の他にCPU
内の演算レジスタS1〜S3およびRAM1内の一時記
憶レジスタT1〜T4が使われる。演算結果（出力
信号）はRAM1内の出力レジスタに入る。出力レ
ジスタの中には第１０図に示すようにアナログ出
力用レジスタY1〜Y4とデイジタル出力用レジス
タD0が設けられている。アナログ出力用レジス
タの内容は順に読出されＡ／Ｄ変換が行われる。
各Ｄ／Ａ変換された結果は出力ホールド回路２３
に与えられホールドされる。またデイジタル出力
用レジスタの内容も読出されデイジタル出力イン
ターフエイス２５を介して接点信号として出力さ
れる。以上の入力信号の読入みから、演算、そし
て出力までの手順が0.2秒周期で繰り返し実行さ
れるので、従来のアナログコントローラとほとん
ど変わらない応答が得られる。この間、入力レジ
スタ、出力レジスタに格納されている測定値PV、
設定値SVおよび操作量MVは正面パネル１７の
表示器IMおよびOM上に表示され、また測定値
PV、設定値SV、操作量MV、出力リミツタおよ
び各種のパラメータは側面パネル１９のデイスプ
レイDY1に選択的に表示される。その表示内容は
表示項目を従来の数字コードの代りに、一見して
それと判る文字表示を用いて、誤操作、誤認の可
能性を極めて少なくして操作性を高めている。な
お表示文字としては計測と制御の分野で一般に用
いられている略号を使つている。第９図の例では
「PV」が測定値を「01」で１次側の制御エレメン
トCE1を表わしている。すなわち１次側の測定値
PV1が100.0％ということになる。 次にユーザプログラムは、入力、定数などの読
込み命令（以下LOAD命令という）と、演算を
実行する命令（以下FUNC命令という）および
演算結果を出力する命令（以下STORE命令とい
う）の３種でできており、他に補助命令としてプ
ログラムを分岐する命令（以下GOTO命令とい
う）とプログラムの終了を示す命令（以下END
命令という）がある。これらの主命令によつて全
ての演算に使用される演算レジスタS1〜S3は次の
ように働く。
ーラに関する。 最近のプロセスは省エネルギ、省資源および公
害防止などの点で従来にまして高い精度の制御が
要求されている。このためプロセス制御の分野に
おいてもコントローラとして、アナログの制御演
算方式にかわつてマイクロプロセツサ応用のデイ
ジタル制御演算方式のものが実用化されている。
しかもマイクロプロセツサ応用のコントローラ
は、１つのハードウエアでシングルループ制御、
カスケード制御等の種々の制御演算をユーザプロ
グラムにより実行でき、さらに制御演算の他に
種々の補助演算もユーザプログラムにより実行で
きる利点がある。 従来のマイクロプロセツサ応用のコントローラ
を機能的に示したのが第１図である。図におい
て、プロセス量の検出器（図示せず）からの測定
値や温度圧力補正のための温度、圧力等のアナロ
グ入力Eiは入力処理部１でＡ／Ｄ変換されてデイ
ジタル信号として入力レジスタＸに格納される。
入力レジスタＸに格納されたデータは補助演算部
２で線形化、温圧補正およびフイルタリング等の
各種の演算が施されて測定値PVとなつて制御演
算部３に与えられる。制御演算部３は測定値PV
と設定値SVとの偏差にPID演算を施すPID演算
ブロツク３１と、PID演算ブロツク３１の出力の
上下限値を制限するリミツタ３２と、手動操作出
力MVMと自動操作出力MVAとを切換えて操作
量MVを出力するＡ／Ｍ切換器３３とで構成さ
れ、測定値PVを入力とし、操作量MVを出力す
る。補助演算部２および制御演算部３はユーザプ
ログラムによつて各種の演算を実行する。制御演
算部３からの操作量MVは出力レジスタＹに格納
される。出力レジスタＹは格納されたデータが出
力処理部４でＤ／Ａ変換されてアナログ信号E0
として出力される。 このように従来は制御演算に必要なPID演算ブ
ロツク、リミツタ、手動・自動切換器等の機能ブ
ロツクを要素化し、それぞれに機能番号をつけて
プログラムの１命令として使用することによつ
て、所定の制御演算を実行する制御演算部３を組
立てている。この方式は制御演算部としていろい
ろな変形応用ができる反面、制御に関する詳しい
知識がないと、すなわちコントローラの内部構造
に立入らなければプログラムが組立てられない難
点がある。例えば基本的なPID動作のコントロー
ラを構成する場合でも、設定値に関する動作モー
ド（コンピユータ設定、カスケード設定、ローカ
ル設定等）の変更および操作出力に関する動作モ
ード（自動、手動、DDC等）の変更をできるよ
うにしなければならず、またこれらの動作モード
の変更をバランスレス・バンプレスに行なうこと
が要求される。このため第２図に示すようなカス
ケード制御等のプログラムはかなり複雑なものに
なる欠点がある。 本発明は、測定値PVを入力し操作量MVを出
力する制御演算部の機能全体を１つのブロツクと
しフアンクシヨン化することによつて上述の如き
欠点のないマイクロプロセツサ応用のコントロー
ラを実現したものである。 第３図は本発明コントローラの機能的な構成の
一実施例を示すブロツク線図で、従来例と異ると
ころは、制御演算部３に標準化された３つの制御
フアンクシヨンBSC，CSC，SSCを用意し、各制
御フアンクシヨンをプログラムの１命令で選択使
用できるようにした点である。 BSCはシングルループ制御フアンクシヨンで、
第４図に示すようにシングルループ制御に必要な
機能が標準化されている。すなわち制御エレメン
トCEは測定値PVと設定値SVの偏差に所定の制
御演算を施し、かつ上下限値を制御して出力す
る。手動・自動切換スイツチSW1はCEの出力と
手動操作器MRの出力とを切換えて操作出力MV
とする。自動運転モードと手動運転モードは運転
モード切換ボタンSMの押ボタンＡまたはＭを押
すことによつて切換わる。この切換えをバランス
レス・バンプレスに行うため、操作出力MVが制
御エレメントCEにトラツキング信号として与え
られる。また測定値PV、設定値SVおよび操作出
力MVは表示器IM，OMでそれぞれ表示される。
さらに設定値SVは外部からでも設定できるよう
に内部設定と外部設定とを切換えるスイツチSW2
が設けられており、SW2は運転モード切換ボタン
SMの押ボタンＣを押すことによつて外部設定側
に切換わる。この設定値の切換もバンプレスに行
われる。内部設定時には設定値変更ボタンSPに
よつてSVを変更できる。またBSCの制御エレメ
ントCEにはPID演算、バツチ付PID演算、サンプ
ル値PI演算等の種々の制御演算を割り当てるこ
とができる。さらにCEには外部から入力補償信
号、出力補償信号、トラツキング信号およびトラ
ツキング接点信号を与えることができ、入力補償
信号によりむだ時間制御等のプログラムが、出力
補償信号によりフイードフオワード制御等のプロ
グラムができる。 CSCはカスケード制御フアンクシヨンで第５図
に示すようなカスケード制御に必要な機能が標準
化されている。すなわち１次側の制御エレメント
CE1で測定値PV1と設定値SV1の偏差に所定の制
御演算を施し、かつ上下限値を制限した出力
MV1が２次値の制御エレメントCE2に設定値SV2
として与えられる。CE2は測定値PV2とSV2の偏
差に所定の制御演算を施し、かつ上下限値を制限
した出力を生ずる。この出力が自動運転モードの
とき操作出力MVとなる。そして手動自動のバラ
ンスレス・バンプレス切換え、測定値PV1、設定
値SV1および操作出力MVの表示および設定値
SV1の内部・外部の切換え等の処理はシングルル
ープ制御フアンクシヨンBSCと同じである。ま
たCSCでは、操作出力MVが手動状態のときスイ
ツチSW3によりCE1が２次側の測定値PV2をトラ
ツキングするように構成されており、さらに２次
側のCE2の制御パラメータ等をキーボードを使つ
てチユーニングするとき、CE1とCE2をスイツチ
SW4で切離し、かつCE1の出力が飽和しないよう
にスイツチSW5でCE2の設定値SV2にトラツキン
グさせるとともに、PV2とSV2を表示器IMに表
示させる。なおCE1とCE2の切離しはカスケード
オープン・クロース切換スイツチCSで行われる。
CSをオープン側にすると、上述のCE1とCE2との
切離しに関連する一連の動作が自動的に行われ
る。さらにCE1，CE2が実行する制御演算はBSC
の場合と同様にPID演算、バツチ付PID演算、サ
ンプル値PI演算等の種々の制御演算の中からそ
れぞれ指定できる。CE1，CE2にはそれぞれ外部
より入力補償信号および出力補償信号を与えるこ
とができ、かつCE2には外部よりトラツキング入
力およびトラツキング接点入力を与えることがで
きる。 SSCは選択制御フアンクシヨンで、第６図に示
すように選択制御に必要な機能が標準化されてい
る。すなわち２個の制御エレメントCE1，CE2の
出力MV1，MV2および外部からの入力SL1，SL2
の中のいずれか一つをユーザ指定により選択要素
SEが選択するものである。選択要素SEには最大
値選択モード、最小値選択モード、MV1選択モ
ード、MV2選択モード、SL1選択モード、SL2選
択モードがあり、これらのモードを外部からのモ
ードセレクト信号（ユーザプログラマブル）によ
り選択できる。SL1，SL2はバツフアBF1，BF2を
介して選択要素SEに与えられ、バツフアBF1，
BF2にはバンプレス切換を行うために操作出力
MVをトラツキング信号として与えることができ
る。CE1，CE2にはMVがトラツキング信号とし
て与えられている。表示器IMにはCE1の測定値
PV1と設定値SV1が表示され、表示器OMには操
作出力MVが表示される。CE1の設定値SV1はス
イツチSW2によつて内部と外部の切換えができ
る。さらにCE1，CE2には外部から入力補償信号
と出力補償信号を与えることができるようになつ
ている。CE1，CE2の制御演算はBSC，CSCの場
合と同様に種々の制御演算を指定できる。 このように本発明においては、制御演算部とし
て標準化されたシングルループ制御フアンクシヨ
ン、カスケード制御フアンクシヨン、選択制御フ
アンクシヨンを用意し、各制御フアンクシヨンを
プログラムの１命令としているので、従来のアナ
ログコントローラを選択する感覚でプログラムが
できる。 第７図は本発明コントローラの一実施例を示す
ブロツク線図、第８図はその正面の構成図、第９
図は側面パネルの構成図である。図において、測
定値および温度圧力補正のための温度、圧力等の
アナログ入力Ei1〜Ei5は入力マルチプレクサ１１
によつて順次Ａ／Ｄ変換器１２に入力され、デイ
ジタル量に変換されてマイクロプロセツサ（以下
CPUという）１３に取り込まれる。一方シーケ
ンス処理あるいは種々の動作切換等のために必要
なデイジタル入力Di1〜Di3はデイジタル入力イン
タフエイス１４を介してバス１５経由でCPU１
３に取り込まれる。また上位コンピユータあるい
はオペレータコンソルとの通信は通信インタフエ
イス１６を介して同様に行われる。また正面パネ
ル１７の表示器IM，OM、設定値増減ボタンSP、
操作出力増減レバーMRとのインタフエイス１
８、および各種の制御パラメータ、可変パラメー
タの設定あるいは入出力値の表示などを行なう側
面パネル１９のキーボードKY1デイスプレイDY1
とのインタフエイス２０などもバス１５経由で行
なわれる。メモリ部２１に格納されたプログラム
によつて種々の演算を行なつた結果はＤ／Ａ変換
器２２でアナログ出力に変換された後出力サンプ
ルホールド回路２３に次の更新時間までホールド
される。またコントローラの出力はバルブ操作の
ため通常電流出力であるのでサンプルホールド回
路２３の出力の１つは電圧／電流変換器２４を通
して出力される。各種のステータス出力はデイジ
タル出力インタフエイス２５を介して出力され
る。タイマ２６は、演算のスキヤン周期（0.2秒）
を管理するものであり、基本クロツクとして水晶
振動子によるクロツクが用いられ、0.2秒毎に
CPUに対してタイマ割込み信号を出す。ウオツ
チドグタイマ２７は、CPUの異常やプログラム
の異常によりCPUが正常に動作しないと働き、
異常が検出されたとき外部へフエイル信号Failを
出すとともに、正面パネル１７に設けたLP1によ
り表示を行う。 そしてCPUは入出力マルチプレクサの制御、
Ａ／Ｄ変換およびＤ／Ａ変換等の制御、デイジタ
ル演算、自己診断等を行う。メモリ部２１の
RAM1（ランダムアクセスメモリ）は、データの
一時記憶等に用いるためのメモリであり、入力レ
ジスタ、出力レジスタ、一時記憶レジスタ等のい
くつかの専用レジスタを有している。メモリ部２
１のROM1（リードオンリイメモリ）はシステム
プログラムが格納されているメモリである。シス
テムプログラムは、コントローラ全体の動作を管
理するための管理プログラム、入出力信号処理プ
ログラム、演算処理プログラム、データ表示プロ
グラム、自己診断プログラム、および補助演算、
制御演算のライブラリイにより構成され固定され
たプログラムである。メモリ部２１のROM2はユ
ーザプログラムが格納されているメモリである。
ユーザプログラムは、補助演算や制御演算やそれ
に必要な固定演算定数および表示に関する情報等
がジヨブ毎に作成されるプログラムである。よつ
てROM2は変替可能なようにソケツト等でボード
上に取付けられている。ユーザプログラムはプロ
グラム時にバス１５に接続されるプログラマ２８
によつて作成される。プログラマ２８はプログラ
ミング動作管理するプログラムが格納されている
ROM3と、ユーザプログラムが一時的に格納され
るRAM2と、キーボードKY2とデイスプレイDY2
とのインターフエイスＤ＆Ｋを有している。 このように構成した本発明コントローラにおい
ては、内部動作は全てCPUの制御によつて行わ
れ、その制御内容を規定するシステムプログラム
はROM1の中に入つている。まず電源が投入され
ると一定期間周辺回路の初期化が行われる。次に
アナログ入力Ei1〜Ei5が入力マルチプレクサ１１
によつて順次選択されてＡ／Ｄ変換が実行され
る。Ａ／Ｄ変換された各信号は正規化されて、そ
れぞれ専用の入力レジスタに格納される。一方デ
イジタル入力（接点信号）も読込まれて専用の入
力レジスタに格納される。すべての入力情報が入
力レジスタに格納されたならば、次にユーザプロ
グラムにしたがつて、システムプログラム中の算
術演算、論理演算、ダイナミツク演算等の演算ラ
イブラリを組合せて補助演算および制御演算が実
行される。このとき第１０図に示すようにRAM1
内の入力レジスタ（アナログ入力用X1〜X5可変
定数用P1〜P8、デイジタル入力用Di1〜Di3）と、
ROM2内の固定定数レジスタK1〜K4の他にCPU
内の演算レジスタS1〜S3およびRAM1内の一時記
憶レジスタT1〜T4が使われる。演算結果（出力
信号）はRAM1内の出力レジスタに入る。出力レ
ジスタの中には第１０図に示すようにアナログ出
力用レジスタY1〜Y4とデイジタル出力用レジス
タD0が設けられている。アナログ出力用レジス
タの内容は順に読出されＡ／Ｄ変換が行われる。
各Ｄ／Ａ変換された結果は出力ホールド回路２３
に与えられホールドされる。またデイジタル出力
用レジスタの内容も読出されデイジタル出力イン
ターフエイス２５を介して接点信号として出力さ
れる。以上の入力信号の読入みから、演算、そし
て出力までの手順が0.2秒周期で繰り返し実行さ
れるので、従来のアナログコントローラとほとん
ど変わらない応答が得られる。この間、入力レジ
スタ、出力レジスタに格納されている測定値PV、
設定値SVおよび操作量MVは正面パネル１７の
表示器IMおよびOM上に表示され、また測定値
PV、設定値SV、操作量MV、出力リミツタおよ
び各種のパラメータは側面パネル１９のデイスプ
レイDY1に選択的に表示される。その表示内容は
表示項目を従来の数字コードの代りに、一見して
それと判る文字表示を用いて、誤操作、誤認の可
能性を極めて少なくして操作性を高めている。な
お表示文字としては計測と制御の分野で一般に用
いられている略号を使つている。第９図の例では
「PV」が測定値を「01」で１次側の制御エレメン
トCE1を表わしている。すなわち１次側の測定値
PV1が100.0％ということになる。 次にユーザプログラムは、入力、定数などの読
込み命令（以下LOAD命令という）と、演算を
実行する命令（以下FUNC命令という）および
演算結果を出力する命令（以下STORE命令とい
う）の３種でできており、他に補助命令としてプ
ログラムを分岐する命令（以下GOTO命令とい
う）とプログラムの終了を示す命令（以下END
命令という）がある。これらの主命令によつて全
ての演算に使用される演算レジスタS1〜S3は次の
ように働く。
【表】
すなわちLOAD命令では、入力、定数等のデ
ータをS1に格納すると同時に、それまで格納され
ていたデータをそれぞれ１つ先のレジスタにシフ
トさせるプツシユダウン機能がある。FUNC命
令では、S1〜S3に入力されたデータを使つて演算
を実行し、その結果をS1に格納するとともに演算
に使用しなかつたデータを繰り上げるポツプアツ
プ機能がある。STORE命令では、演算結果であ
るS1のデータを出力レジスタまたは一時記憶レジ
スタへ出力させるが、演算レジスタS1〜S3の内容
は変わらない。そしてアナログ入出力や可変定数
等はすべて専用のレジスタに正規化されたデータ
として保存されているので、固定定数や一時記憶
データも含めてすべての信号、情報はLOAD／
STOREで読書きできる。またFUNC命令には、
第１１図に示すように四則演算、信号変換、セレ
クタ、リミツタ、ダイナミツクス、条件判定、お
よびアラーム等の演算機能の他に、シングルルー
プ制御フアンクシヨン、カスケード制御フアンク
シヨン、選択制御フアンクシヨン等の制御機能が
ある。したがつて、第１２図の計装フローチヤー
トで表わされる制御システムにおいては、その演
算手順は第１３図に示すようになる。そして演算
結果が常にS1にポツプアツプするので、次の演算
に必要な追加データをLOADするだけで直ちに
演算を続けることができ、プログラムは大部分
LOAD命令とFUNC命令の２種類となり、極め
て簡単になる。このように演算手順は、LOAD、
FUNC、STOREの３種の命令を組合せていくだ
けで複合した演算を実行でき、しかもLOAD、
FUNC、STOREの３種の命令は従来の演算器単
体の物理的動作手順に沿つた命令の流れであるた
め理解しやすく、信号のフローで書かれることの
多い計装フローチヤートをプログラムに変換しや
すい（FORTRAN、BASICなどの数式記述では
表現しにくいことがある）。このためプログラム
作成者は、計算機のソフトウエアに関する知識は
不要で、計装フローチヤートを見ながらアナログ
演算器並みの手続でプロセス入出力を演算してい
くことができ、しかもプログラミングツールとし
てはキー操作を命令コードに変換するだけの小規
模なもので済み、一般的なコンパイラやジエネレ
ータなどの大形計算機を使用したツールは不要で
ある。すなわち第７図に示すようにプログラマ２
８をコントローラのバス１５に接続する場合に
は、プログラマ２８をプログラミング管理用の
ROM3と、ユーザプログラムが一時的に格納され
るRAM2と、キーボードKY2とデイスプレイDY2
のインタフエイスで構成でき、かつキーボード
KY2上に制御演算フアンクシヨンBSC，CSC，
SSCを与える専用キーを設けることによつて、制
御演算機能のワンタツチのキー操作により実現で
きる。さらにキーボードKY2上には第１４図に
示す如く演算機能を与える専用キーおよび読込み
命令キー、出力命令キー、等が設けられている。
よつてプログラミング付でユーザへの提供が可能
となる。よつてユーザでは制御上のノウハウをオ
ープンにすることなく簡単にプログラムを作成で
きる。 なお、条件判定機能は、デイジタル入出力の
ON／OFFやアナログ信号レベルの比較判定によ
りプログラムを分岐するもので、GOTO命令と
組合せてシーケンス演算を実行することができ
る。またコントローラの正面に設けられたLP2は
入力信号Ei1〜Ei5が−５％〜105％のレベルを越え
た場合やＡ／Ｄ変換器１２が異常になつたときに
点灯する異常表示用ランプである。
ータをS1に格納すると同時に、それまで格納され
ていたデータをそれぞれ１つ先のレジスタにシフ
トさせるプツシユダウン機能がある。FUNC命
令では、S1〜S3に入力されたデータを使つて演算
を実行し、その結果をS1に格納するとともに演算
に使用しなかつたデータを繰り上げるポツプアツ
プ機能がある。STORE命令では、演算結果であ
るS1のデータを出力レジスタまたは一時記憶レジ
スタへ出力させるが、演算レジスタS1〜S3の内容
は変わらない。そしてアナログ入出力や可変定数
等はすべて専用のレジスタに正規化されたデータ
として保存されているので、固定定数や一時記憶
データも含めてすべての信号、情報はLOAD／
STOREで読書きできる。またFUNC命令には、
第１１図に示すように四則演算、信号変換、セレ
クタ、リミツタ、ダイナミツクス、条件判定、お
よびアラーム等の演算機能の他に、シングルルー
プ制御フアンクシヨン、カスケード制御フアンク
シヨン、選択制御フアンクシヨン等の制御機能が
ある。したがつて、第１２図の計装フローチヤー
トで表わされる制御システムにおいては、その演
算手順は第１３図に示すようになる。そして演算
結果が常にS1にポツプアツプするので、次の演算
に必要な追加データをLOADするだけで直ちに
演算を続けることができ、プログラムは大部分
LOAD命令とFUNC命令の２種類となり、極め
て簡単になる。このように演算手順は、LOAD、
FUNC、STOREの３種の命令を組合せていくだ
けで複合した演算を実行でき、しかもLOAD、
FUNC、STOREの３種の命令は従来の演算器単
体の物理的動作手順に沿つた命令の流れであるた
め理解しやすく、信号のフローで書かれることの
多い計装フローチヤートをプログラムに変換しや
すい（FORTRAN、BASICなどの数式記述では
表現しにくいことがある）。このためプログラム
作成者は、計算機のソフトウエアに関する知識は
不要で、計装フローチヤートを見ながらアナログ
演算器並みの手続でプロセス入出力を演算してい
くことができ、しかもプログラミングツールとし
てはキー操作を命令コードに変換するだけの小規
模なもので済み、一般的なコンパイラやジエネレ
ータなどの大形計算機を使用したツールは不要で
ある。すなわち第７図に示すようにプログラマ２
８をコントローラのバス１５に接続する場合に
は、プログラマ２８をプログラミング管理用の
ROM3と、ユーザプログラムが一時的に格納され
るRAM2と、キーボードKY2とデイスプレイDY2
のインタフエイスで構成でき、かつキーボード
KY2上に制御演算フアンクシヨンBSC，CSC，
SSCを与える専用キーを設けることによつて、制
御演算機能のワンタツチのキー操作により実現で
きる。さらにキーボードKY2上には第１４図に
示す如く演算機能を与える専用キーおよび読込み
命令キー、出力命令キー、等が設けられている。
よつてプログラミング付でユーザへの提供が可能
となる。よつてユーザでは制御上のノウハウをオ
ープンにすることなく簡単にプログラムを作成で
きる。 なお、条件判定機能は、デイジタル入出力の
ON／OFFやアナログ信号レベルの比較判定によ
りプログラムを分岐するもので、GOTO命令と
組合せてシーケンス演算を実行することができ
る。またコントローラの正面に設けられたLP2は
入力信号Ei1〜Ei5が−５％〜105％のレベルを越え
た場合やＡ／Ｄ変換器１２が異常になつたときに
点灯する異常表示用ランプである。
第１図および第２図は従来のマイクロプロセツ
サ応用のコントローラを機能的に示したブロツク
線図、第３図は本発明コントローラを機能的な構
成の一実施例を示すブロツク線図、第４図〜第６
図は本発明コントローラの要部である制御フアン
クシヨンの構成を示すブロツク線図、第７図は本
発明コントローラの一実施例を示すブロツク線
図、第８図はその正面の構成図、第９図は側面の
構成図、第１０図は本発明におけるレジスタの構
成図、第１１図は本発明における演算機能および
制御機能の一覧表、第１２図は本発明コントロー
ラを適用する制御システムの一例を示す計装フロ
ーチヤート、第１３図はそのプログラムの一例、
第１４図は本発明に用いるプログラマの正面のパ
ネル図である。 １……入力処理部、２……補助演算部、３……
制御演算部、４……出力処理部、BSC……シン
グルループ制御フアンクシヨン、CSC……カスケ
ード制御フアンクシヨン、SSC……選択制御フア
ンクシヨン。
サ応用のコントローラを機能的に示したブロツク
線図、第３図は本発明コントローラを機能的な構
成の一実施例を示すブロツク線図、第４図〜第６
図は本発明コントローラの要部である制御フアン
クシヨンの構成を示すブロツク線図、第７図は本
発明コントローラの一実施例を示すブロツク線
図、第８図はその正面の構成図、第９図は側面の
構成図、第１０図は本発明におけるレジスタの構
成図、第１１図は本発明における演算機能および
制御機能の一覧表、第１２図は本発明コントロー
ラを適用する制御システムの一例を示す計装フロ
ーチヤート、第１３図はそのプログラムの一例、
第１４図は本発明に用いるプログラマの正面のパ
ネル図である。 １……入力処理部、２……補助演算部、３……
制御演算部、４……出力処理部、BSC……シン
グルループ制御フアンクシヨン、CSC……カスケ
ード制御フアンクシヨン、SSC……選択制御フア
ンクシヨン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ マイクロプロセツサおよびこのマイクロプロ
セツサにバスを介して接続されるメモリ部を含
み、メモリ部にシステムプログラムを格納した第
１のROMとユーザプログラムを格納した第２の
ROMおよびデータを格納するRAMとを有し、
前記第２のROMは交換可能なようにソケツトに
より接続され、この第２のROMに格納されてい
るユーザプログラムにしたがつて第１のROMに
格納されているシステムプログラム中の演算を実
行するようにしたコントローラであつて、前記シ
ステムプログラム中の制御演算部にシングルルー
プ制御を行うための機能を標準化したシングルル
ープ制御フアンクシヨンとカスケード制御を行う
ための機能を標準化したカスケード制御フアンク
シヨンおよび選択制御を行うための機能を標準化
した選択制御フアンクシヨンを設けるとともに、
前記第２のROMに格納されているユーザプログ
ラムの１命令に前記複数個の制御フアンクシヨン
のいずれか一つを選択するための命令を設け、こ
の制御フアンクシヨンを選択するユーザプログラ
ムの１命令によつて制御演算機能が決定されるこ
とを特徴とするコントローラ。 ２ マイクロプロセツサおよびこのマイクロプロ
セツサにバスを介して接続されるメモリ部を含
み、メモリ部にシステムプログラムを格納した第
１のROMとユーザプログラムを格納した第２の
ROMおよびデータを格納するRAMとを有し、
前記第２のROMは交換可能なようにソケツトに
より接続され、この第２のROMに格納されてい
るユーザプログラムにしたがつて第１のROMに
格納されているシステムプログラム中の演算を実
行するようにしたコントローラであつて、前記シ
ステムプログラム中の制御演算部にシングルルー
プ制御を行うための機能を標準化したシングルル
ープ制御フアンクシヨンとカスケード制御を行う
ための機能を標準化したカスケード制御フアンク
シヨンおよび選択制御を行うための機能を標準化
した選択制御フアンクシヨンを設け、これら制御
フアンクシヨンのいずれか一つを前記第２の
ROMに格納されているユーザプログラムの１命
令で選択して制御演算機能を決定するようになつ
ており、かつユーザプログラム作成時にはキーボ
ード上に前記複数個の制御フアンクシヨンのいず
れか一つを選択するための専用キーとしてシング
ルループ制御フアンクシヨン用キーとカスケード
制御フアンクシヨン用キーおよび選択制御フアン
クシヨン用キーを有するプログラマが前記バスを
介してマイクロプロセツサに接続されることを特
徴とするコントローラ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8633680A JPS5713506A (en) | 1980-06-25 | 1980-06-25 | Controller |
| KR1019810002191A KR850000341B1 (ko) | 1980-06-25 | 1981-06-16 | 공정제어용 제어기 |
| GB8119495A GB2079492B (en) | 1980-06-25 | 1981-06-24 | Programmable controller |
| US06/605,778 US4542452A (en) | 1980-06-25 | 1984-05-01 | Programmable controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8633680A JPS5713506A (en) | 1980-06-25 | 1980-06-25 | Controller |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5713506A JPS5713506A (en) | 1982-01-23 |
| JPS641802B2 true JPS641802B2 (ja) | 1989-01-12 |
Family
ID=13883997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8633680A Granted JPS5713506A (en) | 1980-06-25 | 1980-06-25 | Controller |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5713506A (ja) |
| KR (1) | KR850000341B1 (ja) |
-
1980
- 1980-06-25 JP JP8633680A patent/JPS5713506A/ja active Granted
-
1981
- 1981-06-16 KR KR1019810002191A patent/KR850000341B1/ko not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR850000341B1 (ko) | 1985-03-21 |
| JPS5713506A (en) | 1982-01-23 |
| KR830006724A (ko) | 1983-10-06 |
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